產(chǎn)品知識
126kV及以上高壓開關(guān)設(shè)備概況及發(fā)展趨勢
隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，按照我國制定的二十年奔小康的發(fā)展規(guī)劃，我國每年需要實現(xiàn)新增發(fā)電裝機容量2500萬kw。
按照發(fā)電系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)的投資比，輸配電網(wǎng)絡(luò)必將獲得大的發(fā)展，才能滿足用電的需要，這為高壓開關(guān)設(shè)備行業(yè)提供了持續(xù)發(fā)展的良好機遇。高壓開關(guān)設(shè)備雖屬傳統(tǒng)產(chǎn)品，但近年來，國內(nèi)、外，新技術(shù)、新產(chǎn)品不斷推出，形成十分興旺的景象，國產(chǎn)設(shè)備與國際先進水平的差距不斷在縮小，已基本可滿足需求，為我國電力工業(yè)的發(fā)展作出了應(yīng)有的貢獻。根據(jù)《高壓開關(guān)行業(yè)年鑒》的統(tǒng)計，2002年度高壓開關(guān)行業(yè)為用戶提供的126-550kvgcb和gis產(chǎn)品如表。從年鑒統(tǒng)計的資料看，sf6斷路器在高壓超高壓領(lǐng)域已占統(tǒng)治地位，少油斷路器需求量已很少。國產(chǎn)高壓開關(guān)設(shè)備的市場占有率，隨著電壓等級的升高而降低，550kvgis只有2個間隔。采用進口或合資廠的產(chǎn)品的情況大致為：252kv產(chǎn)品約占20％、363kv產(chǎn)品約占35％、550kv產(chǎn)品則占到85％。1126-550kvsf6斷路器的技術(shù)水平
1.1、126kv的sf6斷路器產(chǎn)品單斷口，額定電流為3150a；額定短路開斷電流為31．5ka／40ka；主要采用自能滅弧方式，配彈簧操動機構(gòu)。從產(chǎn)品發(fā)展看，126kv自能式產(chǎn)品在40ka下應(yīng)進一步減小操作功。國產(chǎn)126kv產(chǎn)品的市場份額比較大，價格因素起著重要作用，國產(chǎn)設(shè)備的價格要比合資產(chǎn)品便宜。
1.2、252kv的sf6斷路器產(chǎn)品單斷口，額定電流為4000a；額定短路開斷電流為40ka／50ka(國外最高可達80-100ka)；采用壓氣式、自能式或混合式滅弧方式，配氣動／液壓／彈簧操動機構(gòu)，國產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)參數(shù)已能滿足市場的需求。隨著自能式滅弧技術(shù)的發(fā)展，已研制出252kv自能式sf6斷路器，其額定電流為3150a；額定短路開斷電流為40ka。從產(chǎn)品發(fā)展看，應(yīng)進一步提高開斷能力(50ka／63ka)。
1.3、363／550kvsf6斷路器產(chǎn)品雙斷口，額定電流為4000a(國外最高可達8000a)；額定短路開斷電流為50ka／63ka(國外最高可達80ka)；采用壓氣式滅弧方式，配氣動及液壓操動機構(gòu)。sf6斷路器的發(fā)展，經(jīng)歷了雙壓式一單壓式一自能式(熱膨脹式滅弧技術(shù))三個階段。
1.4、sf6斷路器操動機構(gòu)在sf6斷路器發(fā)展過程中，操動機構(gòu)與滅弧室滅弧方式間的相互促進、相互制約、相互依存的關(guān)系是密不可分的。強有力的液壓操動機構(gòu)使得單壓式滅弧方式得以實現(xiàn)，并在很長一段時間內(nèi)，占據(jù)主導產(chǎn)品的地位。而自能式(熱膨脹式)滅弧技術(shù)的實現(xiàn)，減小了斷路器所需的操作功，才能采用維護方便的彈簧操動機構(gòu)。在積極開發(fā)新的滅弧室的同時，提高操動機構(gòu)的可靠性和性能，也是一個很重要的問題。成熟的液壓機構(gòu)、彈簧機構(gòu)、氣動機構(gòu)仍將有廣闊的市場。為滿足斷路器性能的需要，一些廠家引進abb公司ahmb型液壓彈簧機構(gòu)(見圖1)，作為一種過渡方式，發(fā)揮了很好的作用，但不能取代自己的開發(fā)工作。abb公司從簡單、可靠、減少傳動環(huán)節(jié)的理念出發(fā)，開發(fā)出一種新型的電動機操動機構(gòu)。采用由電動機直接驅(qū)動觸頭提升機構(gòu)的方式，取消了傳動部件，操作平穩(wěn)。內(nèi)部設(shè)有數(shù)字電子監(jiān)測、控制系統(tǒng)，使觸頭運動行程特性控制在最佳狀態(tài)，克服了普通操動機構(gòu)的局限性。更適合相控斷路器、智能斷路器的需要，為斷路器的應(yīng)用提供了可靠和靈活的平臺。電動機操動機構(gòu)的操作能源，由電容器提供，內(nèi)置電容器充電模塊，充電功率低，屬儲能式操動機構(gòu)。2126-550kv氣體絕緣封閉式組合電器(cis)的技術(shù)水平
2.1、126kv的gis產(chǎn)品單斷口，三相共筒。額定電流為2000-4000a；額定短路開斷電流為40ka。
2.2、252kv的gis產(chǎn)品單斷口，母線三相共筒。額定電流為2000～4000a；額定短路開斷電流為40ka／50a。
2.3、363／550kysf6斷路器產(chǎn)品雙斷口，額定電流為4000a；額定短路開斷電流為63ka(國外最高可達80ka)。國外單斷口最高電壓做到550kv，采用壓氣／自能混合式滅弧室。用于gis的自能式斷路器一般用于252kv以下。國外550kv，已可母線三相共筒。全三相共筒只能達到300kv。
3、新型高壓組合電器隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，對110-500ky高壓和超高壓變電所的基本要求越來越高，如：高運行可靠性；節(jié)省占地面積和空間；施工安裝更簡單、運行維護更方便等。從技術(shù)上講，采用氣體絕緣金屬封閉高壓開關(guān)設(shè)備(gis)是滿足上述要求的好方案。但是對于數(shù)以千計的110-500kv變電所，大量采用gis，存在著價格昂貴的缺點。為此，近年來世界各國都相繼開發(fā)、研制了各種類型的145-550kv戶外高壓和超高壓組合電器。這些新型高壓和超高壓組合電器，介于上述常規(guī)敞開式高壓電器(ais由單個獨立的設(shè)備組合而成)和gis之間的，以sf6斷路器為核心、與隔離開關(guān)、接地開關(guān)、避雷器、ct、pt等多種設(shè)備組合在一起。包括設(shè)備本體(一次設(shè)備)和就地保護控制等(二次設(shè)備)的完開關(guān)系統(tǒng)，但不包括每個回路的主母線及分支母線，設(shè)備兩側(cè)通過出線套管與常規(guī)敞開式主母線相連，減少占地面積。這些戶外高壓和超高壓組合電器的共同特點是以sf6斷路器為核心，與其他高壓電器設(shè)備組合起來，從結(jié)構(gòu)形式看，可分為以敞開式空氣絕緣(支柱斷路器)為核心和以金屬封閉sf6氣體絕緣(罐式斷路器)為核心的兩種基本形式。由于預(yù)計這些設(shè)備可以滿足電力系統(tǒng)對高壓和超高壓變電所的基本要求，同時價格介于常規(guī)電器設(shè)備(ais)與gis之間，具有較大的價格優(yōu)勢，因此在國內(nèi)大量的110～500kv變電所中有一定的發(fā)展前景。
與常規(guī)敞開式高壓電器相比，新型高壓和超高壓組合電器具有以下優(yōu)點：
(1)可提高可靠性對于由于以敞開式空氣絕緣(支柱斷路器)為核心的組合電器，將各種電氣設(shè)備組合在一起，共用一個或數(shù)個對地絕緣套管或支柱，大大減少了獨立對地絕緣套管或支柱的數(shù)量，通常為常規(guī)電氣設(shè)備的30％-50％，從而將組合電器對地閃絡(luò)的幾率降低為常規(guī)電氣設(shè)備方案的30％-50％。對于以金屬封閉sf6氣體絕緣(罐式斷路器)為核心的組合電器，將所有元件都密封在sf6氣體絕緣的圓筒內(nèi)，不受外界各種條件的影響。這些因素都大大提高了設(shè)備運行可靠性。
(2)節(jié)省占地面積和空間組合電器的相間距離和常規(guī)電氣設(shè)備相同，因此高壓配電裝置的每個間隔寬度與常規(guī)電氣設(shè)備方案相同。但是它們節(jié)省了各種設(shè)備之間的布置尺寸，從而大大壓縮了高壓配電裝置的縱向尺寸，達到減少占地的目的。通常它比常規(guī)電氣設(shè)備方案節(jié)省占地約40％-60％。此外，由于組合電器方案采用了鋁管連接的低型布置形式，取消高大的進線門型構(gòu)架及高壓配電裝置的上層架空軟導線，可以降低整個高壓配電裝置的帶電體對地高度，節(jié)省高壓配電裝置的空間，在減少電磁污染、加強環(huán)境保護方面取得了良好的效果。
(3)預(yù)制式模塊化組合電器采用在制造廠預(yù)制式整體組裝和試驗，模塊化整體運輸和現(xiàn)場施工安裝。從而避免了大量部件在變電所施工現(xiàn)場組裝和調(diào)試的工作。施工安裝簡單、方便，施工周期通常為常規(guī)電氣設(shè)備方案的40％-50％。此外，由于組合電器為電氣主接線的基本模塊，基本模式相同，有規(guī)律性的重復(fù)性使變電所的設(shè)計、運行維護工作量大大減輕。
(4)一次設(shè)備和二次設(shè)備一體化的高壓開關(guān)系統(tǒng)部分戶外插接式智能型組合電器；取消了傳統(tǒng)的二次控制電纜，利用插接式的復(fù)合光纖電纜傳遞光信號，同時還配置就地布置的微機保護測控柜。它是包括一次設(shè)備和二次設(shè)備一體化的高壓開關(guān)系統(tǒng)，由高壓開關(guān)成套供貨，安裝在110-500kv屋外高壓配電裝置內(nèi)，安裝簡單，使用方便，受到用戶的歡迎。國外屬于空氣絕緣敞開式的產(chǎn)品有：als-tom公司aim-s型245-550kv組合電器；abb公司瑞典工廠hpl型245-550ky組合電器、ltb型145-170kv組合電器(compact)和意大利工廠lcw型145-170kv組合電器(compass)。屬于sf6氣體絕緣金屬封閉式的產(chǎn)品有：abb公司瑞士工廠pass型245-550kv組合電器；alstom公司gim型245-550kv組合電器；三菱公司mits型245-550kv組合電器；
西門子公司his型245-550kv組合電器等。部分新型高壓組合電器簡介：
(1)145kvcompass組合電器采用敞開式空氣絕緣形式，戶外三相小車式，包括斷路器、電流互感器、隔離插頭。
(2)252kvhplcompact組合電器采用敞開式空氣絕緣形式，包括斷路器、電流互感器、隔離插頭。
(3)72.5-550kypass插接式組合電器：
1)一次設(shè)備在同一sf6氣體罐內(nèi)，布置緊湊，可動元件少，結(jié)構(gòu)簡單可靠，大大減少占地(50％左右)，取消了傳統(tǒng)的二次控制電纜，利用插接式的復(fù)合光纖電纜傳遞光信號，同時還配置就地布置的微機保護測控柜。土建工作量、基礎(chǔ)及接地網(wǎng)，大大減少一次和二次電纜.
2)采用智能傳感器，實現(xiàn)智能化、在線監(jiān)測、站內(nèi)微機監(jiān)控和無人值守，二次方面居世界領(lǐng)先地位。
3)采用了光電式電壓互感器和電流互感器。
3)研制配高壓sf6斷路器較大行程的永磁操動機構(gòu)。
4)智能化。
(3)電機操動機構(gòu)的發(fā)展方向
1)研制配電機操動機構(gòu)的高可靠的充電單元。
2)研制配電機操動機構(gòu)的高可靠的數(shù)字控制元件。
3)研配高壓sp6斷路器較大行程的電機操動機構(gòu)。
4)研制配電機操動機構(gòu)的高可靠的電機。
縱觀配高壓斷路器操動機構(gòu)的發(fā)展，操動機構(gòu)的機械傳動部分越來越少，而電子控制部分增多。因此，機械問題大大減少，然而電器問題會增多。所以，研究高可靠的操動機構(gòu)重點應(yīng)放在研究高可靠的電子控制裝置上?？傊?，要大力研制小型化、集成化、智能化的高可靠的、能夠適應(yīng)高壓sf6斷路器和高壓真空斷路器發(fā)展的操動機構(gòu)。